¿Qué hace el cable de fibra óptica?

Cables de fibra óptidoa Transmita la información como pulsos de luz a través de hilos de vidrio o plástico. Sirven como la columna vertebral de las telecomunicaciones modernas, lo que permite la transferencia de datos de alta velocidad a largas distancias con una pérdida de señal mínima.

Funcionalidad central

La fibra óptica convierte las señales eléctricas en luz usando un transmisor. La luz viaja a través del cable a través de la reflexión interna total, rebotando entre el núcleo y el revestimiento. En el destino, un receptor convierte la luz nuevamente en señales eléctricas.

Componentes clave

• Núcleo: Vidrio delgado/Centro de plástico que transporta luz
• Deslenado: capa externa que refleja la luz hacia adentro
• recubrimiento de búfer: chaqueta de plástico protectora
• Miembros de fuerza: reforzando fibras (por ejemplo, Kevlar)
• Chaqueta exterior: exterior resistente a la clima

Especificaciones técnicas

Las fibras de modo único (norteúcleo de 9 µm) transportan luz láser infrarroja (1310-1550 nm) para distancias superiores a 100 km. Las fibras multimodo (núcleo de 50-62.5 µm) usan fuentes de luz LED para ejecuciones más cortas (≤2 km).

Comparación de rendimiento

Mecánica de transmisión de señal

Los pulsos de luz mantienen la integridad de la señal a través de la reflexión interna total. El cálculo del ángulo crítico sigue la ley de Snell: θ _c = pecado ^-1 (n ₂ /norte ₁ ), donde n ₁ y n ₂ son índices refractivos de núcleo y revestimiento.

Escenarios de implementación

• Cables submarinos : 400 sistemas que abarcan 1.3 m km a nivel mundial
• Ftth (Fibra a la casa) : Conexiones directas del consumidor
• Centros de datos : Arquitectura de hoja de columna con enlaces de 400 Gbps
• Industrial : Automatización de fábrica resistente a EMI

Limitaciones y consideraciones

Los costos de instalación exceden el cobre en un 10-30%. Equipo especializado requerido para el empalme (pérdida de 0.1 dB por empalme). El radio de curvatura mínimo (típicamente 10-20 × diámetro del cable) previene la fuga de luz.

Línea de tiempo de la evolución

1977: Primera instalación comercial (Chicago)
1988: Cable transatlántico TAT-8 (40,000 llamadas simultáneamente)
2016: registro de 4,000 km (1 tbps de un solo canal)
2023: sistemas submarinos que logran 24 tbps por par de fibra

Desarrollos futuros

Multiplexación de división espacial utilizando fibras múltiples (7 núcleos demostrados). Fibras de núcleo hueco que reducen la latencia a 3 μs/km. Integración con redes de criptografía cuántica.

Buceo profundo técnico

Los sistemas de fibra óptica aprovechan la multiplexación de división de longitud de onda (WDM) para aumentar la capacidad. Dense WDM (DWDM) admite hasta 160 longitudes de onda por fibra, cada una con 100 Gbps. La regeneración de la señal se produce a través de amplificadores de fibra dopados con Erbium (EDFA) espaciados a intervalos de 80-100 km, manteniendo la amplificación óptica sin conversión eléctrica. Los efectos no lineales como la mezcla de cuatro ondas se vuelven significativas a niveles de potencia superiores a 17 dBm, lo que requiere diseños de fibra cambiados por dispersión. La compensación de dispersión del modo de polarización (PMD) es crítica para enlaces más allá de 40 km que funcionan a 100 Gbps.

Ciencia material

Sílice fusionada ultra pure (sio ₂ ) forma el material central, con el dopaje de germanio aumentando el índice de refracción. El revestimiento utiliza sílice dopada con flúor con un índice de refracción 0.36% más bajo. La fabricación implica deposición de vapor químico modificada (MCVD), donde los gases depositan capas de silicio dentro de los tubos de preforma a 1900 ° C. El dibujo de fibra ocurre a 2000 ° C, tirando de 10 km/min con diámetro controlado a ± 0.1 µm.